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讲解提纲 * * 电子线路课程设计 电子技术中心 直接数字频率合成器 一、设计内容 二、设计原理 三、设计要求 四、设计报告要求 一、设计内容 设计一个频率及相位均可控制的具有正弦和余弦输出的直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer 简称DDFS或DDS）。 二、设计原理 1、概念 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。 2、DDS的组成及工作原理 频率预置与 调节电路 累加器 波形 存储器 D/A 转换器 低通 滤波器 K N位 N位 S(n) D位 S(t) f c (1)频率预置与调节电路 作用：实现频率控制量的输入； 不变量K被称为相位增量，也叫频率控制字。 (2)累加器? 加法器 寄存器 频率控制字K N位 N位 N位 相位量化序列 f c 相位累加器的作用：在时钟的作用下，进行相位累加 注意：当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，完成一个周期性的动作。 相位累加器的组成= N位加法器+N位寄存器 思考题： 1、产生的信号频率是多大？ 2、产生的信号频率范围是多少？ DDS的输出频率为： f0=fCK/2N （fC为基准时钟频率， N为累加器的位数） DDS输出的最低频率 K=1时 fC/2N DDS输出的最高频率 Nyquist采样定理决定，即fC/2， K的最大值为2N-1 结论：只要N足够大，DDS可以得到很细的频率间隔。 要改变DDS的输出频率，只要改变频率控制字K即可。 (3)波形存储器 作用：进行波形的相位—幅值转换。 波 形 R O M 地 址 数 据 相 位 量 化 序 列 正 弦 幅 度 量 化 序 列 N 位 D 位 原理： ROM的N位地址 把0O—360O的正弦角度离散成具有2N个样值的序列 ROM的D位数据位 则2N个样值的幅值量化为D位二进制数据 (4)D/A转换器 D/A转换器的作用 把已经合成的正弦波的数字量转换成模拟量。 (5) 低通滤波器 D/A转换器的作用 滤除生成的阶梯形正弦波中的高频成分，将其变 成光滑的正弦波。 4位频率 控制字K 相位累加器 12位相位寄存器 data [11..0] clk data1 data2 q[11..0] result [11..0] data1 data2 result [11..0] q[9..0] q[9..0] 4位相位控制字P 余弦ROM 正弦ROM addr [11..0] addr [11..0] q[9..0] q[9..0] 余弦波 数值输出至D/A（1） 正弦波 数值输出至D/A（2） clk clk 基准时钟fc 频率和相位均可控制的具有正弦和余弦输出的DDS 核心单元电路示意图 加法器 返回 三、设计要求 基本要求 提高要求 设计基本要求 2、DDS中的波形存储器模块用Altera公司的Cyclone系列FPGA 芯片中的RAM实现，RAM结构配置成212×10类型； 1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现DDS的设计； 3、具体参数要求：频率控制字K取4位；基准频率fc=1MHz,由 实验板上的系统时钟分频得到； 4、系统具有使能功能； 6、通过开关（实验箱上的Ki）输入DDS的频率和相位控制字， 并能用示波器观察加以验证； 5、利用实验箱上的D/A转换器件将ROM输出的数字信号转换为 模拟信号，能够通过示波器观察到正弦波形； 设计提高部分要求 1、通过按键（实验箱上的Si）输入DDS的频率和相位控制字，以扩大频率控制和相位控制的范围；(注意：按键 后有消颤电路) 3、在数码管上显示生成的波形频率； 4、充分考虑ROM结构及正弦函数的特点，进行合理的配置， 提高计算精度； 2、能够同时输出正余弦两路正交信号； 6、基于DDS的AM调制器的设计； 5、设计能输出多种波形（三角波、锯齿波、方波等）的多功能波形发生器； 7、自己添加其他功能。 四、设计报告要求 1、设计文档 2、电路设计文件 3、设计感想 1、设计文档 ★ 封面：包括名称，学号，姓名，设计时间等； ★ 摘要和关键词（中英文）； ★ 正文： *设计要求说明 *方案论证（整体电路的工作原理） *各子模块设计原理 *调试 *仿真 *编程下载 ★ 结论； ★ 参考文献。 ★ 目录； 2、电路设计文件 * 原理图